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Affordable Hyperspectral Imaging System for on-line foreign body detection and chemical composition analysis

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Un miglior rilevamento dei corpi estranei negli impianti di trasformazione alimentare protegge i consumatori

La sicurezza dei consumatori viene prima di tutto, e il rifiuto e il ritiro di prodotti dall’industria alimentare danneggiano la reputazione dei marchi e possono originare perdite nel volume d’affari. Un sistema di controllo di nuova concezione sviluppato da un progetto dell’UE offre la possibilità di rilevare i corpi estranei negli alimenti in modo rapido.

Alimenti e Risorse naturali

Malgrado i migliori sforzi compiuti negli impianti di trasformazione al fine di eliminare i corpi estranei contaminanti, essi possono rimanere negli alimenti che giungono ai consumatori, provocando lesioni o persino la morte (soprattutto nei neonati). I sistemi di rilevamento disponibili sono svariati, ma nessuno di questi fornisce una protezione completa. I raggi X, ad esempio, sono in grado di rilevare oggetti con densità diverse (come il vetro o le plastiche dense), ma hanno difficoltà a individuare contaminanti di piccole dimensioni, come i capelli, o a bassa densità, come il cartone. Questo sistema di rilevamento, inoltre, è costoso e presenta problemi di sicurezza. Il progetto HYPERA, finanziato dall’UE, ha sviluppato un sistema di controllo della qualità in linea destinato all’industria alimentare (e ad altre industrie di trasformazione) per l’analisi automatizzata della composizione chimica e il rilevamento dei corpi estranei. Questo sistema di imaging iperspettrale (HSI, hyperspectral imaging) non distruttivo è in grado di rilevare in modo rapido e consistente una vasta gamma di corpi estranei negli impianti di trasformazione alimentare moderni. Il sistema HSI Il sistema HSI non distruttivo del progetto IRIS-built integra tecniche spettroscopiche e di visione artificiale con l’obiettivo di fornire, contemporaneamente, informazioni spettrali e spaziali. La fotocamera iperspettrale è in grado di rilevare centinaia di bande di luce. Lo spettro infrarosso (IR) è molto più ricco in termini di composizione chimica rispetto allo spettro visible (VIS) a tre bande osservabile dalle persone. L’utilizzo dell’IR consente al sistema di rilevare un’ampia varietà di anomalie negli alimenti. «Se la spettroscopia convenzionale fornisce una risposta alla domanda “Cosa?” e la visione artificiale al “Dove?”, l’HSI risponde alla domanda “Dov’è questa cosa?”», afferma Alejandro Rosales, responsabile della divisione Scienza e tecnologia presso IRIS. Il sistema HSI, una volta combinato con l’analisi chemiometrica (ovvero multivariata), è in grado di prevedere la concentrazione e la distribuzione di più componenti in un campione, il che rende questa tecnica attraente per numerosi controlli ordinari della qualità nell’industria alimentare. Il sistema HYPERA® è composto da due diversi moduli di monitoraggio, ossia di riflessione e di trasmissione. Il primo non solo rileva i contaminanti presenti negli alimenti, ma ne misura inoltre la composizione, tra cui il contenuto di grassi, di umidità e di proteine, fungendo da strumento multifunzionale per la valutazione della qualità alimentare; il secondo, invece, è particolarmente adatto per il rilevamento dei corpi estranei opachi e voluminosi. Il sistema viene installato senza soluzione di continuità nei nastri trasportatori di produzione. Il team ha testato HYPERA® negli impianti industriali di quattro imprese produttrici di generi alimentari spagnole e irlandesi dove è stato sperimentato in cinque diverse applicazioni alimentari, riuscendo a rilevare con successo corpi estranei presenti in pizze, alimenti pronti per il consumo (RTE, ready-to-eat), prodotti ortofrutticoli trasformati e carni cotte. Un rapido passaggio da R&S al lancio sul mercato I finanziamenti dello strumento per le PMI dell’UE sono intesi a far passare in modo rapido promettenti tecnologie dal laboratorio alla commercializzazione. Grazie ad essi, il team interdisciplinare (con membri attivi in svariati settori, quali la fotonica, la chemiometria, lo sviluppo di software e l’Intelligenza artificiale) è riuscito a ottenere miglioramenti delle prestazioni di questa tecnologia rivoluzionaria. «HYPERIA® è un’ottima notizia per i consumatori: consentirà infatti di impedire futuri scandali e crisi alimentari, garantendo alimenti sicuri, sani e di alta qualità», afferma Oonagh Mc Nerney, amministratrice delegata di IRIS. «Oltre a dare impulso a tecnologie di trasformazione avanzate basate sui dati, svolgerà inoltre un ruolo importante nella promozione della competitività dell’industria alimentare europea, in linea con le ambizioni delineate nel piano Industria 4.0». Il sistema portato su scala industriale (in attesa di brevetto) offre una precisione di individuazione superiore al 95 % nelle applicazioni prese di mira finora ed è oggi quasi pronto per il mercato. Il team si è già assicurato le prime vendite e la prima collaborazione di distribuzione e si sta ora concentrando sulla propria strategia di mercato, che punta in primo luogo alle aziende di trasformazione dei generi alimentari e poi alle industrie farmaceutiche, chimiche e ad altre industrie di trasformazione. Da un punto di vista tecnico, per migliorare il tasso di penetrazione della tecnologia sono attualmente utilizzati strumenti matematici di apprendimento profondo che consentono di rilevare corpi estranei inseriti in profondità e di estendere la gamma dei contaminanti di piccole dimensioni individuabili.

Parole chiave

HYPERA, sicurezza alimentare, contaminanti, corpi estranei, trasformazione alimentare, Imaging iperspettrale, analisi della composizione chimica, apprendimento profondo, chemiometria, industria 4.0

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